Jak obliczyć rezonansowy zasilacz impulsowy. Zasilacz rezonansowy. Dławik rezonansowy Andreeva na rdzeniu w kształcie litery W z transformatora. Jak zamienić dławik w generator prądu

Jak obliczyć rezonansowy zasilacz impulsowy. Zasilacz rezonansowy. Dławik rezonansowy Andreeva na rdzeniu w kształcie litery W z transformatora. Jak zamienić dławik w generator prądu

To źródło wysokiego napięcia powstało dawno temu, ale znalazłem je na półce i postanowiłem je opisać. To praktycznie zwykły półmostek (w ich sieci Ogromny stos) na IR2153 z wyjątkiem kilku punktów.

Po pierwsze, transformator sieciowy pracuje tutaj z częstotliwością rezonansową, co oznacza, że ​​wytwarza bardzo wysokie napięcie. Aby zapobiec przebiciu się wykładziny, nie wolno jej włączać bez obciążenia! Myślę, że musimy zrobić ogranicznik ochronny.

Po drugie, „ciężkie” tranzystory (stw29nk50, były takie), które są dość nietypowe dla takich obwodów, są stosowane przy dość wysokiej częstotliwości - około 120 kHz. Aby umożliwić sterowanie nimi przez IR2153, wprowadza się bufory. Ogólnie rzecz biorąc, IR2153 jest rozładowywany tak bardzo, jak to możliwe. Stabilizacja napięcia jest zewnętrzna, bufory również są zewnętrzne. Życie Mikruhy zamieniło się w bajkę)

Po trzecie, IR2153 zasila się sam po uruchomieniu. Nagrzewanie rezystora R4 jest znacznie zmniejszone i może on wysyłać więcej prądu do bramek. Kolejną zaletą tego podejścia jest to, że w przypadku długotrwałego zwarcia wyjść źródła, zasilanie ir2153 spada poniżej progu odpowiedzi UVLO, następuje jego wyłączenie i okresowe załączanie przez rezystor sieciowy. Zatem prawdopodobieństwo usunięcia ze zwarcia wynosi w przybliżeniu zero.

Schemat (klikalny)

Liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym wynosi 45, w uzwojeniu zasilacza IR – 4.

Tranzystory są umieszczone na górze grzejnika.

Zmontowany obwód

Sam liner nie chciał się zmieścić w korpusie, więc musiałam trochę spiłować korpus, a żeby ładnie wyglądało, zrobiłam czerwoną czapkę z dużym wykrzyknikiem; nie miałam talentu do rysowania piorun))

Pobór mocy – 120W, zwarcie. Bez problemu wytrzymuje obciążenia.

Wideo

Mój brat chyba przyzwyczaił się już do tego, że zabieram mu aparat, żeby robić zdjęcia mojego rękodzieła. Dlatego oto on:

Dlaczego łuk jest tak martwy? Kiedy się pojawi, półmostek wychodzi z rezonansu i z tego powodu moc wyjściowa maleje. Moc można zawsze zwiększyć poprzez obniżenie częstotliwości roboczej i zmniejszenie liczby zwojów. Na szczęście tranzystory pozwalają na to.

65 nanometrów to kolejny cel fabryki Angstrem-T w Zelenogradzie, która będzie kosztować 300-350 mln euro. Firma złożyła już wniosek o preferencyjny kredyt na modernizację technologii produkcyjnych do Wnieszekonombanku (VEB), poinformował w tym tygodniu Wiedomosti, powołując się na prezesa zarządu zakładu Leonida Reimana. Teraz Angstrem-T przygotowuje się do uruchomienia linii produkcyjnej mikroukładów o topologii 90 nm. Spłaty poprzedniego kredytu VEB, za który został zakupiony, rozpoczną się w połowie 2017 roku.

Pekin rujnuje Wall Street

Kluczowe amerykańskie indeksy pierwsze dni Nowego Roku zanotowały rekordowy spadek; miliarder George Soros już ostrzegł, że świat stoi w obliczu powtórki kryzysu z 2008 roku.

Do masowej produkcji wprowadzany jest pierwszy rosyjski procesor konsumencki Baikal-T1 w cenie 60 dolarów

Firma Baikal Electronics obiecuje wprowadzić do produkcji przemysłowej rosyjski procesor Baikal-T1 kosztujący około 60 dolarów na początku 2016 roku. Uczestnicy rynku twierdzą, że na urządzenia będzie popyt, jeśli rząd stworzy taki popyt.

MTS i Ericsson wspólnie opracują i wdrożą 5G w Rosji

Mobile TeleSystems PJSC i Ericsson zawarły umowy o współpracy w zakresie rozwoju i wdrażania technologii 5G w Rosji. W projektach pilotażowych, m.in. podczas Pucharu Świata 2018, MTS zamierza przetestować rozwiązania szwedzkiego dostawcy. Na początku przyszłego roku operator rozpocznie dialog z Ministerstwem Telekomunikacji i Komunikacji Masowej w sprawie opracowania wymagań technicznych dla telefonii komórkowej piątej generacji.

Sergey Chemezov: Rostec jest już jedną z dziesięciu największych korporacji inżynieryjnych na świecie

Szef Rostec Siergiej Chemezow w rozmowie z RBC odpowiedział na palące pytania: o systemie Platon, problemach i perspektywach AVTOVAZ, interesach Korporacji Państwowej w branży farmaceutycznej, mówił o współpracy międzynarodowej w kontekście sankcji presja, substytucja importu, reorganizacja, strategia rozwoju i nowe możliwości w trudnych czasach.

Rostec „ogrodzi się” i wkracza na laury Samsunga i General Electric

Rada Nadzorcza Rostec zatwierdziła „Strategię rozwoju do 2025 roku”. Główne cele to zwiększenie udziału zaawansowanych technologicznie produktów cywilnych oraz dogonienie General Electric i Samsunga pod względem kluczowych wskaźników finansowych.

Zasilacz sieciowy jest jednym z najważniejszych elementów konstrukcji sprzętu elektronicznego. Najważniejszymi parametrami konwertera sieciowego są: zakres pracy napięcia wejściowego, pobór mocy w trybie czuwania, wymiary gabarytowe, niezawodność, kompatybilność elektromagnetyczna oraz koszt. Zdecydowana większość nowoczesnych urządzeń zasilanych z sieci wykorzystuje zasilacze impulsowe.

Wstęp

Problemy oszczędzania energii i efektywności energetycznej należą do najbardziej palących w światowym sektorze energetycznym. Jednym z najważniejszych sposobów zwiększenia wydajności urządzenia jest zwiększenie wydajności impulsowych przekształtników zasilania. Rosnąca wydajność i gęstość mocy to dominujące czynniki przy projektowaniu przetwornic AC/DC.

Cechą zasilaczy komputerowych, a także innych zasilaczy do sprzętu elektroniki użytkowej jest to, że pobór prądu zmienia się w szerokim zakresie w zależności od trybu pracy i aktywności poszczególnych modułów systemu. Komputer osobisty wdraża tryb zarządzania energią poprzez obniżenie częstotliwości zegara, wyłączenie zasilania wyświetlacza, dysku twardego lub przełączenie komputera w tryb gotowości lub uśpienia. Zakres zużycia wynosi od kilku watów (tryb czuwania) do kilkuset watów. W telewizorach LCD z dynamicznym podświetleniem LED lub panelach plazmowych o poborze prądu decyduje jasność aktualnego obrazu na ekranie. Zapewnienie wysokiej wydajności konwersji dla wszystkich trybów nie jest zadaniem łatwym.

Energooszczędna elektronika

W ciągu ostatnich dziesięciu lat wiele organizacji rządowych i stowarzyszeń inicjatywnych opracowało kryteria oceny wydajności zasilaczy sprzętu elektronicznego. Głównym celem wymagań jest kontrola i znaczne ograniczenie poziomu zużycia nowoczesnego sprzętu elektroniki użytkowej. Producenci sprzętu muszą certyfikować swoje produkty zgodnie z tymi wymaganiami.

Program Gwiazdy Energii

Energy Star to wspólny program amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA) i Departamentu Energii. Celem programu jest zapewnienie efektywnego wykorzystania wytwarzanej energii elektrycznej i ograniczenie szkodliwego wpływu na środowisko. Jednym z obszarów programu Energy Star jest opracowanie podstawowych wymagań dotyczących certyfikacji zużycia sprzętu elektroniki użytkowej, w szczególności komputerów, monitorów, faksów, kopiarek, telewizorów, systemów audio, systemów klimatyzacji, lodówek i innego sprzętu AGD . Rozwój nowych wymagań progowych zużycia urządzeń elektroniki użytkowej wymusił na producentach stosowanie nowych rozwiązań energooszczędnych, co doprowadziło do pojawienia się nowej klasy urządzeń elektronicznych o obniżonym poborze mocy. Przykładowo już w 2002 roku, dzięki aktywnemu wdrażaniu standardów Energy Star, w samych Stanach Zjednoczonych zaoszczędzono ponad 100 miliardów kWh energii elektrycznej.

Dokumenty Energy Star regulujące wymagania dotyczące efektywności energetycznej sprzętu elektronicznego:

  • Komputery stacjonarne i stacje robocze Energy Star v5.0 (z zasilaczami z certyfikatem 80 PLUS);
  • Serwery Energy Star v1.0 Datacenter (z zasilaczami z certyfikatem 80 PLUS);
  • Monitory LCD Energy Star v5.0.

80 PLUS – nowe standardy wydajności zasilaczy

Wcześniej sprawność większości zasilaczy jednostek systemowych wynosiła około 80%. Dzięki pracom grupy inicjatywnej Komitetu 80 PLUS przyjęto nowy, ujednolicony system norm efektywnościowych dla producentów zasilaczy. Firmy te zmuszone były do ​​poprawy swoich wskaźników wydajności, aby uzyskać certyfikat umożliwiający wejście na rynki wiodących krajów.

W dokumentach określono pożądane poziomy sprawności konwersji dla trzech różnych warunków obciążenia konwertera (20, 50 i 100%) (tabela). Zgodnie z tymi poziomami definiuje się cztery klasy efektywności urządzeń: brązową, srebrną, złotą i platynową:

  • 80 PLUS E-Star 4.0 - 80% sprawności przy wszystkich poziomach obciążenia zasilacza.
  • 80 PLUS Bronze - sprawność 82% przy lekkim (20%) i dużym (100%) obciążeniu zasilacza oraz sprawność 85% przy średnim (50%) obciążeniu zasilacza.
  • 80 PLUS Silver - sprawność 85% przy lekkim i dużym obciążeniu zasilacza oraz sprawność 88% przy średnim obciążeniu zasilacza.
  • 80 PLUS Gold - sprawność 87% przy lekkim i dużym obciążeniu zasilacza oraz sprawność 90% przy średnim obciążeniu zasilacza.

Tabela. Poziomy certyfikacji wydajności 80 PLUS

80 PLUSÓW Typ testu 115 V bez wewnętrznej redundancji 230 V z wewnętrzną redundancją
Poziom obciążenia 20% 50% 100% 20% 50% 100%
80 PLUSÓW 80% 80% 80% Nie określono
Brąz 80 PLUS 82% 85% 82% 81% 85% 81%
Srebro 80 PLUS 85% 88% 85% 85% 89% 85%
Złoto 80PLUS 87% 90% 87% 88% 92% 88%
Platyna 80 PLUS 90% 92% 89% 90% 94% 91%

W 2006 roku firma Energy Star uwzględniła wymagania 80 PLUS w swoich specyfikacjach komputerów Energy Star 4.0. Już w listopadzie 2006 i lutym 2007 firmy HP i Dell certyfikowały swoje zasilacze komputerowe jako spełniające wymagania 80 PLUS.

Architektura zasilaczy impulsowych

Typowy komputer sieciowy zasilacz impulsowy ATX (SMPS) powinien zapewniać napięcie wyjściowe 12 V i prąd 20 A.

Głównym obszarem zastosowania jest zasilanie sprzętu komputerowego (jednostka systemowa PC), innych urządzeń komputerowych, sprzętu telekomunikacyjnego, telewizorów LCD, paneli plazmowych, lamp LED i ładowarek. Głównym celem jest wydajna konwersja, zmniejszenie rozmiaru, poziomu zakłóceń elektromagnetycznych, a także strat mocy i wytwarzania ciepła.

Wstępne dane

Uniwersalny zakres napięcia wejściowego wynosi od 90 do 265 V AC przy częstotliwości 47-63 Hz. Oznacza to, że źródło będzie mogło pracować w każdym kraju przy dowolnym napięciu sieciowym, a także przy odchyleniach od napięcia i częstotliwości znamionowej. Napięcie i prąd wyjściowy - 12 V/20 A. Pobór prądu - 50 mA w trybie wyłączonym; 100 mA w trybie uśpienia; 5 A w trybie aktywnym.

Proponowana architektura pokazana na rys. 1, ma strukturę trójstopniową:

  1. Korektor współczynnika mocy.
  2. Kontroler impulsowego przetwornika napięcia.
  3. Prostownik synchroniczny źródła obwodu wtórnego.

Ryż. 1. Schemat blokowy zasilacza impulsowego o mocy 240 W

Wybrana architektura opiera się na zastosowaniu trzech wydajnych stopni konwersji energii. Pierwszy stopień to uniwersalny wejściowy korektor współczynnika mocy czynnej o napięciu wyjściowym 385 V na sterowniku NCP1397B. Drugi stopień to półmostkowy przetwornik rezonansowy LLC. Obwód wtórny +12 V tego źródła wykorzystuje synchroniczny obwód prostowniczy zbudowany na chipie kontrolera NCP4303 ON Semiconductor.

Architektura wybrana dla tego projektu optymalizuje zasoby systemowe, aby zapewnić maksymalną wydajność konwersji mocy i spełnić pierwotne wymagania dotyczące zasilania. Architektura pozwala również obniżyć cenę, zmniejszyć złożoność urządzenia i zwiększyć jego niezawodność.

Pierwszy etap. Korektor współczynnika mocy

Zastosowanie technologii korekcji współczynnika mocy (PFC) jest jednym z kluczowych aspektów rozwoju wydajnych i wydajnych zasilaczy sieciowych. Zdecydowana liczba domowych i przemysłowych odbiorców energii elektrycznej wykorzystuje obecnie impulsowe przetwornice sieciowe i przetwornice AC/DC. Typowa konstrukcja konwertera sieciowego zawiera mostek diodowy, filtr pojemnościowy i przetworniki napięcia stabilizowanego na wyjściu. W razie potrzeby przetwornice AC/DC mogą posiadać także izolację galwaniczną od sieci.

O sprawności konwersji decyduje sprawność jednostek podstawowych – prostownika z filtrem i przetwornic DC/DC. Połączenie „mostek diodowy – kondensator” jest słabe pod względem sprawności przesyłu energii. Pojemność jest ładowana, dlatego zużycie energii z sieci następuje tylko w krótkich fazach podczas „szczytów” sinusoid napięcia sieciowego. Natomiast transfer energii ze zbiornika do ładunku może z biegiem czasu następować nierównomiernie.

Aby zapewnić wymagane obciążenie prądowe, pojemność kondensatora musi być dość duża. Wraz ze wzrostem mocy konwertera problem staje się krytyczny. Podczas ładowania dużej pojemności magazynu, w sieci w krótkim czasie pojawiają się skoki prądu. A w początkowym momencie podłączenia źródła do sieci skoki prądu mogą osiągnąć setki amperów. Prowadzi to do zniekształcenia przebiegu napięcia sieciowego. Włączenie do sieci obciążeń nieliniowych, na przykład lamp z lampami wyładowczymi, sterowanych silników elektrycznych, zasilaczy z filtrem pojemnościowym itp., Prowadzi do tego, że prąd pobierany przez te urządzenia ma charakter pulsacyjny z wysokim odsetkiem wysokich harmonicznych, przez co mogą pojawić się problemy z kompatybilnością elektromagnetyczną podczas obsługi różnych urządzeń.

Korektor współczynnika mocy i standardy

Głównym zadaniem PFC jest zredukowanie do zera opóźnienia pobieranego prądu od napięcia sieciowego przy zachowaniu sinusoidalnego kształtu prądu. Aby to zrobić, konieczne jest pobieranie prądu z sieci nie w krótkich odstępach czasu, ale przez cały okres eksploatacji. Moc pobierana ze źródła musi pozostać stała nawet przy zmianie napięcia sieciowego. Oznacza to, że gdy napięcie sieciowe spada, należy zwiększyć prąd obciążenia i odwrotnie. Od strony sieci zasilacz będzie wyglądał jak czysto aktywny rezystor. Korektor współczynnika mocy to przetwornica napięcia z indukcyjnym magazynowaniem i odwrotnym przekazywaniem energii. Stopień PFC w konstrukcji mocnej przetwornicy AC/DC jest pośrednim źródłem stabilizowanego napięcia, z którego zasilane są inne przetwornice napięcia.

Aktywna korekcja współczynnika mocy jest szeroko stosowana we wszystkich nowoczesnych zasilaczach dużej mocy. Zastosowanie stopnia korekcji współczynnika mocy może zwiększyć efektywność konwersji i zmniejszyć poziom zakłóceń sieciowych. Zapotrzebowanie na korektor współczynnika mocy (PFC) w potężnych źródłach sieciowych wtórnego zasilania regulują wymagania dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej GOST R 51317-2000. Normy dotyczące składowych harmonicznych poboru prądu i współczynnika mocy dla systemów zasilania o mocy powyżej 50 W i wszystkich typów urządzeń oświetleniowych określa norma IEC 1000-3-2. W przypadku urządzeń zasilających sprzęt komunikacyjny od marca 2001 r. Ministerstwo Łączności Federacji Rosyjskiej wprowadziło OST 45.188-20-01, który stanowi, że współczynnik mocy urządzeń zasilających musi wynosić co najmniej 0,95 dla urządzeń z korekcją mocy.

Budowa modułu korektora mocy

Moduł korektora współczynnika mocy (rys. 2) zawiera układ kontrolny PFC, cewkę indukcyjną, wydajny przełącznik MOSFET, diodę prostowniczą, obwody czujnika sprzężenia zwrotnego i pojemność wyjściową.

Ryż. 2. Budowa korektora współczynnika mocy

Regulacja i stabilizacja napięcia wyjściowego odbywa się za pomocą sygnału PWM. Na schemacie nie pokazano obwodów zasilania, trybów sterowania i progów zabezpieczeń. Obwód praktycznie nie różni się od klasycznych obwodów impulsowych przetworników napięcia. Warto zwrócić uwagę tylko na kilka funkcji. Aby spełnić wymagania norm kompatybilności elektromagnetycznej, konwersja w korektorach odbywa się zawsze ze stałą częstotliwością. Zwykle powyżej 200 W większość PFC jest projektowana jako przetwornice wspomagające działające w trybie ciągłego przewodzenia (CCM) lub w trybie prądu ciągłego (CCM).

NCP1605 - sterownik korekcji współczynnika mocy

NCP1605 to układ kontrolera korekcji współczynnika mocy. Działa ze stałą częstotliwością konwersji i w trybie sterowania w trybie przewodzenia krytycznego. W przypadku mocy wyjściowej 240 W wybierany jest najbardziej efektywny tryb przewodzenia krytycznego z zaciskaniem częstotliwości (FCCrM), ponieważ zapewnia on nie tylko wysoką wydajność konwersji, ale także niski poziom EMI. W tym trybie pracuje sterownik NCP1605. Obwód posiada również wbudowane zabezpieczenie, zarówno przed przeciążeniem prądowym, jak i przed trybem obciążenia.

Drugi etap. Przetwornica rezonansowa półmostkowa LLC

Stopień zasilacza impulsowego SMPS wykorzystuje półmostkową topologię rezonansową LLC, która znacznie poprawia wydajność konwersji i pozwala na zmniejszenie poziomu zakłóceń elektromagnetycznych oraz lepsze wykorzystanie transformatora izolującego w porównaniu z tradycyjnymi topologiami (rysunek 3). LLC wykorzystuje dwie indukcyjności (LL) połączone szeregowo - cewkę indukcyjną + uzwojenie pierwotne transformatora i jedną pojemność (C).

Ryż. 3. Budowa półmostkowego przetwornika rezonansowego LLC

Półmostkowy przekształtnik rezonansowy ma topologię LLC i należy do podtypu szeregowych przekształtników rezonansowych (SRC). Jest szeroko stosowany w zastosowaniach, w których wymagana jest duża gęstość mocy.

Półmostkowy obwód rezonansowy LLC jest doskonałą alternatywą dla tradycyjnej topologii półmostkowej (HB) z kilku powodów:

  • Przełączanie następuje, gdy napięcie przekracza zero (przełączanie napięcia zerowego, ZVS) w szerokim zakresie obciążenia. Ponieważ przełączanie odbywa się przy niskim napięciu drenu, straty przełączania są zminimalizowane. Pozwala to również na znaczną redukcję poziomów EMI w porównaniu z topologią HB (półmostek), która wymaga przełączania w trudniejszych warunkach.
  • Niski prąd podczas przełączania. Przełącznik zamyka się przy niskim prądzie przepustowym, co skutkuje niskimi stratami energii w porównaniu z topologią HB.
  • Niski prąd wyłączania na diodach obwodu wtórnego: gdy przetwornica pracuje w trybie wysokiego prądu wyjściowego, prostownik wyjściowy przechodzi w stan wyłączenia pod warunkiem niskiego przepływu prądu, co zmniejsza poziom zakłóceń elektromagnetycznych.
  • Topologia obwodu nie zwiększa liczby komponentów. Całkowita liczba komponentów pozostaje taka sama jak w klasycznej topologii półmostkowej.

Na ryc. Rysunek 4 przedstawia schemat blokowy półmostkowego przetwornika rezonansowego. Przełączniki półmostkowe działają z cyklem pracy 50% i zapewniają tworzenie prostokątnych impulsów wysokiego napięcia o amplitudzie od 0 do napięcia wejściowego V IN, który wchodzi do obwodu rezonansowego. Regulując częstotliwość za pomocą oscylatora sterowanego napięciem (VCO), zapewniane jest sprzężenie zwrotne śledzenia. Częstotliwość różni się w zależności od wielkości ładunku.

Ryż. 4. Schemat blokowy półmostkowego rezonansowego przetwornika napięcia

NCP1397 - Kontroler konwertera LLC

Sercem półmostkowego przetwornika rezonansowego LLC jest układ kontrolera NCP1397. Wyposażony w opatentowaną technologię wysokiego napięcia, kontroler ten zawiera sterownik MOSFET dla półmostkowego obwodu wyjściowego. Napięcie zasilania obwodu półmostkowego wynosi do 600 V.

Sterownik posiada wbudowane wielopoziomowe zabezpieczenia, m.in. blokowanie wyjścia w przypadku zaniku napięcia wejściowego, utraty sygnału zwrotnego z transoptora itp. Pozwala to na poprawę niezawodności stopnia bez komplikowania konstrukcji i dodatkowe komponenty.

Obwód wtórny zasilacza. Prostownik synchroniczny

Dlaczego potrzebne jest prostowanie synchroniczne? Zastosowanie synchronicznego obwodu prostowniczego pozwala na zmniejszenie strat prostowniczych przy dużych wartościach prądu i obciążenia. Podczas stosowania konwencjonalnego obwodu diodowego, nawet z diodami Schottky'ego, przy dużych prądach spadek napięcia znacznie wzrasta, a zatem zwiększają się straty.

Na ryc. Rysunek 5 pokazuje zalety stosowania prostownika synchronicznego przy wysokim prądzie wyjściowym w porównaniu z konwencjonalnym obwodem prostownika diodowego.

Ryż. 5. Porównanie strat na prostowniku synchronicznym i konwencjonalnym prostowniku diodowym (straty na diodach Schottky'ego będą przy wyższych prądach większe niż na kanale otwartym tranzystora MOSFET)

Można jednak zauważyć, że synchroniczny tryb prostowania staje się nieskuteczny w strefie niskich prądów w obciążeniu. Aby zachować wydajność w szerokim zakresie obciążenia, moduł prostownika synchronicznego automatycznie wyłącza się przy niskich prądach. Na ryc. Rysunek 6 przedstawia obwód sterujący prostowników synchronicznych NCP4303 z obwodem wyłączającym dla małych prądów obciążenia.

Zwykle wyznaję zasadę, że im mniej części znajduje się w obwodzie, tym jest on prostszy i bardziej niezawodny. Ale ten przypadek jest wyjątkiem. Ci, którzy zaprojektowali i zmontowali obwody dla potężnych przetwornic napięcia podwyższającego od 12/24 woltów do 300 (na przykład), wiedzą, że klasyczne podejście nie sprawdza się tutaj dobrze. Prądy w obwodach niskiego napięcia są zbyt wysokie. Zastosowanie obwodów PWM prowadzi do strat przełączania, które natychmiastowo się przegrzewają i uszkadzają tranzystory mocy. Wewnętrzna rezystancja wyłączników mocy stanowi poważną przeszkodę w stosowaniu obwodów z konstrukcyjnymi ograniczeniami strat przełączania, takich jak obwody mostkowe i półmostkowe.

Powyższy obwód opiera się na wydzieleniu funkcji zwiększania napięcia i stabilizacji go w różnych etapach. Dzięki takiemu podejściu uzyskujemy możliwość wymuszenia najbardziej problematycznej jednostki - falownika - do pracy w trybie rezonansowym przy minimalnych stratach na wyłącznikach mocy i mostku prostowniczym w części wysokiego napięcia obwodu. A napięcie wyjściowe jest stabilizowane w bloku ST, który jest montowany przy użyciu prostej topologii wzmacniającej. Teraz nie podano jego schematu; będzie o tym osobny artykuł. Stabilne wymagane napięcie jest usuwane z jego wyjścia.

Schemat ideowy rezonansowego przetwornika napięcia

Niestety, w artykułach okresowo znajdują się błędy; są one poprawiane, artykuły są uzupełniane, rozwijane i przygotowywane są nowe. Zapisz się do aktualności, aby być na bieżąco.

Jeżeli coś jest niejasne, śmiało pytaj!
Zadać pytanie. Dyskusja nad artykułem. wiadomości.

Cześć! Czy możesz mi powiedzieć, czy przy mocy wejściowej 29-30 woltów konieczne jest ponowne obliczenie transformatora, czy też odpowiednia jest opcja 24 V? I jeszcze jedno pytanie - znalazłem rdzenie bez szczeliny, materiał nie jest znany - czy to ważne? ...

Przetwornica jednofazowa na trójfazową. Konwerter jednej fazy na trzy. ...
Obwód przetwornicy napięcia jednofazowego na trójfazowy....

Zasilacz bezprzerwowy zrób to sam. Zrób to sam UPS, UPS. Sinus, sinusoida...
Jak samodzielnie wykonać zasilacz awaryjny? Czyste sinusoidalne napięcie wyjściowe, z...

Obwód oscylacyjny. Schemat. Obliczenie. Aplikacja. Rezonans. Rezonansowy...
Obliczanie i zastosowanie obwodów oscylacyjnych. Zjawisko rezonansu. Kolejny...


Jak zaprojektować konwerter przełączający boost. Jak wybrać bezpłatny...


Przełączanie obwodu zasilania. Obliczenia dla różnych napięć i prądów....

Przetwornica napięcia jednofazowego na trójfazowy. Zasada działania,...
Zasada działania, montaż i uruchomienie jednofazowej przetwornicy napięcia w trzech...

Ładowarka. Impulsowa ładowarka samochodowa. Ładowanie baterii...
Obwód ładowarki impulsowej. Obliczenia dla różnych napięć i prądów....

Obliczanie filtra rezonansowego mocy. Oblicz online, on-line, on-l...
Jak uzyskać sinusoidalne napięcie wyjściowe przy napięciu wejściowym o złożonym...


Zasilacz quasi-rezonansowy półmostkowy

Aby poprawić charakterystykę zasilaczy impulsowych montowanych na bazie przekształtników mostkowych i półmostkowych, w szczególności aby zmniejszyć prawdopodobieństwo przepływu prądu i zwiększyć wydajność, autorzy proponują przejście takich źródeł do quasi-rezonansowego trybu pracy. W opisywanym artykule przedstawiono praktyczny przykład takiego zasilacza.

Często, aby zmniejszyć rozmiar i wagę, zasilacze (PS) z transformatorem sieciowym zastępuje się impulsowymi przetwornikami napięcia. Korzyść z tego jest oczywista: mniejsza waga i wymiary, znacznie mniejsze zużycie miedzi na produkty uzwojeniowe, wysoka wydajność zasilacza. Zasilacze impulsowe mają jednak także wady: słabą kompatybilność elektromagnetyczną, możliwość pojawienia się prądu przelotowego przez tranzystory w przetwornicach typu push-pull, konieczność wprowadzenia układów zabezpieczeń nadprądowych oraz trudność w uruchomieniu obciążenia pojemnościowego bez podjęcia specjalnych środków ograniczających obciążenie. prąd ładowania.

Rozważmy, na przykładzie samooscylującego przetwornika napięcia typu push-pull, półmostkowego, jak te wady można wyeliminować lub w pewnym stopniu ograniczyć poprzez zmianę jego trybu pracy. Przełączmy przetwornicę w tryb pracy quasi-rezonansowy wprowadzając obwód rezonansowy. Kształt prądu płynącego przez uzwojenie pierwotne transformatora impulsowego w tym przypadku pokazano na ryc. 1.

Na ryc. Rysunek 2 przedstawia przebiegi napięcia i prądu dla jednego z tranzystorów przełączających. Z rysunków widać, że przetwornica pracuje w trybie quasi-rezonansowym – w tym przypadku nie ma prądu przelotowego.

Napięcie na bazie tranzystora przełączającego maleje i na końcu impulsu osiąga zero. Tym samym przejście do quasi-rezonansowego trybu pracy całkowicie eliminuje straty dynamiczne w tranzystorach przełączających i problemy związane z kompatybilnością elektromagnetyczną wrażliwych urządzeń z zasilaniem impulsowym, ponieważ widmo generowanych oscylacji jest znacznie zawężone.

Konwerter półmostkowy różni się od konwertera mostkowego push-pull mniejszą liczbą zastosowanych tranzystorów; z układu push-pull ze środkowym wyjściem - połowa napięcia na tranzystorach. Konwerter samogenerujący różni się od konwerterów z oscylatorem głównym przede wszystkim minimalną liczbą elementów, maksymalną możliwą wydajnością, a zastosowanie nasycanego transformatora pomocniczego gwarantuje wykluczenie możliwości przepływu prądu.

Schemat półmostkowego quasi-rezonansowego zasilacza pozbawionego wymienionych wad pokazano na ryc. 3.

(Kliknij, aby powiększyć)

Główne cechy techniczne

  • Interwał zmiany napięcia zasilania, V....198...264
  • Maksymalna wydajność,%......92
  • Napięcie wyjściowe, V, przy rezystancji obciążenia 36 omów......36
  • Przedział konwersji częstotliwości roboczej, kHz......12...57
  • Maksymalna moc wyjściowa, W......70
  • Maksymalna amplituda tętnienia napięcia wyjściowego przy częstotliwości roboczej, V......2.2

IP zawiera następujące elementy: filtr przeciwzakłóceniowy C1C2L1, który zapobiega przedostawaniu się do sieci zasilającej tętnień o wysokiej częstotliwości wytwarzanych przez konwerter; prostownik sieciowy VD1 z kondensatorem filtrującym C3; obwody zabezpieczające przed przeciążeniem i zwarciem w obciążeniu R1R2VD2K1U1VD3VD4R6R7C7. Obwód ochronny pobiera niewielki prąd, dlatego ma niewielki wpływ na ogólną wydajność źródła, ale w razie potrzeby wydajność można nieznacznie zwiększyć, wymieniając diodę Zenera VD2 na diodę o wyższym napięciu. Rezystory R6 i R7 tworzą dzielnik napięcia niezbędny do włączenia diody emitującej transoptor tyrystorowy. Jeśli te stałe rezystory zostaną zastąpione jednym rezystorem zmiennym, próg ochrony można regulować w bardzo szerokich granicach. Jeśli zamierzasz zasilać obciążenie o dużej pojemności (ponad 5000 μF), aby wyeliminować fałszywe wyzwalacze zabezpieczające, powinieneś zwiększyć pojemność kondensatora C7, jednak w tym przypadku wydłuży się czas oczekiwania przed włączeniem źródła.

Elementy R3, R4, C4, C5 tworzą dzielnik napięcia. Rezystory R3, R4 są niezbędne do rozładowania kondensatorów filtra C3 i dzielnika C4C5 po wyłączeniu zasilania. Kondensator C6 i cewka indukcyjna L2 stanowią obwód rezonansowy. Układ wyzwalający jest dokładnie taki sam jak w urządzeniu opisanym w artykule. Składa się z tranzystora VT3, rezystorów R10-R12 i kondensatora C10. Tranzystor VT3 działa w trybie lawinowym. Impuls wyzwalający otwiera tranzystor VT2, zapewniając początkową asymetrię.

Diody VD5-VD8 - prostownik wyjściowy z kondensatorami filtrującymi C8, C9. Dioda HL1 sygnalizuje obecność napięcia na wyjściu IP. Samogenerowanie oscylacji następuje w wyniku dodatniego sprzężenia zwrotnego z uzwojenia III transformatora T1 do uzwojenia III transformatora T2 poprzez rezystor ograniczający prąd R9. Wraz ze spadkiem jego rezystancji maleje częstotliwość konwersji, co prowadzi do przesunięcia maksymalnej sprawności źródła w stronę większej mocy obciążenia.

W urządzeniu zastosowano kondensatory K73-17 (C1, C2, C6, C9, C10), K73-11 (C4, C5), K50-32 (C3), K50-24 (C7, C8). Wszystkie rezystory to C2-23. Zamiast określonych kondensatorów i rezystorów można zastosować inne elementy, należy jednak dobrać kondensatory o minimalnej stycznej strat dielektrycznych w zakresie częstotliwości roboczej zasilacza.

Mostek diodowy VD1 - dowolny o dopuszczalnym prądzie przewodzenia większym niż 1 A i dopuszczalnym napięciu wstecznym co najmniej 400 V, na przykład BR310. Można także zastosować diody dyskretne, np. KD202R, połączone mostkiem. Najlepiej zastosować w urządzeniu tranzystor KT315G (VT3) - obwód wyzwalający będzie z nim natychmiast współpracował, trzeba będzie wybrać tranzystor KT315B, a tranzystorów KT315A, KT315V lepiej nie używać. Tranzystory KT826V (VT1, VT2) są wymienne z dowolną serią KT826 lub KT812A, KT812B. Ze względu na niskie straty tranzystorów nie można montować na radiatorach. Diody prostownika wyjściowego KD213A (VD5-VD8) można zastąpić diodami serii KD213B, KD213V lub KD2997, KD2999. Powinny być instalowane na radiatorze o powierzchni chłodzącej co najmniej 10 cm2.

IP wykorzystuje przekaźnik elektromagnetyczny prądu stałego GBR10.1-11.24 o napięciu roboczym 24 V, zdolny do przełączania prądu przemiennego 8 A w obwodach o napięciu do 250 V. Można go zastąpić dowolnym innym z dopuszczalnym przełączaniem prądu przemiennego prąd co najmniej 1 A w obwodach o napięciu 250 V. Zaleca się jednak zastosowanie przekaźnika o minimalnym prądzie przełączania, aby zwiększyć wydajność zasilacza, gdyż im niższy prąd przełączania, tym większa rezystancja rezystorów R1 , R2 i mniejsza moc zostanie na nich rozproszona.

Dławiki L1, L2 i transformator T1 wykorzystano w stanie gotowym - ze starego komputera EC1060: L1 - I5, L2 - 4777026 lub 009-01, T1 - 052-02. Możesz je zrobić sam. Cewka indukcyjna L1 jest nawinięta (dwa uzwojenia jednocześnie) na pierścieniowy rdzeń magnetyczny K28x16x9 wykonany z ferrytu (na przykład gatunki M2000NM-A lub M2000NM1-17) lub Alsifer. Jego uzwojenia zawierają 315 zwojów drutu PEV-2 0,3.

Dławik rezonansowy L2 nawinięty jest na pierścieniowy rdzeń magnetyczny K20x10x5 wykonany z ferrytu M2000NM-A. Jego uzwojenie zawiera 13 zwojów drutu PEV-2 0,6.

Transformator T1 nawinięty jest na pierścieniowy rdzeń magnetyczny K45x28x8 wykonany z ferrytu M2000NM1-17. Uzwojenie I zawiera 200 zwojów drutu PEV-2 0,6, uzwojenie II - 35 zwojów drutu PEV-2 1, uzwojenie III - 5 zwojów drutu PEV-2 0,6. Kolejność nawijania uzwojeń w obwodzie magnetycznym jest dowolna. Pomiędzy uzwojeniami należy ułożyć warstwę izolacji, na przykład taśmę fluoroplastyczną. Dodatkowo transformator należy zaimpregnować np. parafiną ze świec lub cerezyną. To nie tylko zwiększy wytrzymałość dielektryczną izolacji, ale także zmniejszy szum wytwarzany przez źródło na biegu jałowym.

Transformator T2 nawinięty jest na pierścieniowy rdzeń magnetyczny K20x10x5 wykonany z ferrytu M2000NM-A. Uzwojenia I i II zawierają po siedem zwojów drutu PEV-2 0,3 (są nawinięte jednocześnie na dwa druty), a uzwojenie III zawiera dziewięć zwojów drutu PEV-2 0,3.

Projekt IP może być dowolny; względne położenie elementów na płycie nie jest krytyczne. Ważne jest jedynie zapewnienie dobrego przepływu powietrza do urządzeń półprzewodnikowych poprzez konwekcję naturalną lub zainstalowanie zasilacza wewnątrz zasilanego urządzenia w pobliżu wentylatora.

Opisywany IP praktycznie nie wymaga regulacji, choć warto zadbać o to, aby przetwornik pracował w trybie quasi-rezonansowym. Aby to zrobić, do wyjścia zasilacza podłącza się równoważne obciążenie - rezystor o mocy 100 W i rezystancji 36 omów. Dodatkowy rezystor o rezystancji 0,1...1 oma i mocy 1...2 W łączy się szeregowo z kondensatorem C6. Sondy oscyloskopowe podłączone są do dodatkowego rezystora: wspólny - do środka dzielnika napięcia R3R4C4C5, sygnał - do kondensatora C6. Należy upewnić się, że oscyloskop nie jest podłączony galwanicznie do sieci. Jeżeli jest podłączony, należy go podłączyć do sieci poprzez transformator separacyjny o przekładni transformacji 1:1. W każdym przypadku należy przestrzegać przepisów bezpieczeństwa. Podłączając zasilanie do IP, upewnij się, że występują impulsy prądu w kształcie dzwonu z przerwą na zero. Jeżeli kształt impulsu różni się od pokazanego na rys. 1 należy wybrać liczbę zwojów cewki indukcyjnej L2 do uzyskania rezonansu.

Na dodatkowym rezystorze o rezystancji 0,1 oma amplituda impulsu powinna wynosić około 0,1 V. Teraz należy porównać kształt prądu i napięcia na tranzystorze przełączającym VT2 z tymi pokazanymi na ryc. 2 wykresy. Jeśli mają zbliżony kształt, IP działa w trybie quasi-rezonansowym.

Próg ochrony można zmienić. W tym celu należy dobrać rezystancję rezystora R7 tak, aby zabezpieczenie działało przy wymaganym prądzie obciążenia. W przypadku konieczności wyłączenia zasilania przy mocy obciążenia mniejszej niż 70 W należy zmniejszyć rezystancję rezystora R7.

Aby ograniczyć prąd ładowania kondensatora C3 w momencie załączenia, zalecamy podłączenie rezystora o rezystancji 5,6 ... 10 omów o mocy 2 W do przerwy dowolnego przewodu sieciowego.

Literatura

  1. Baraboshkin D. Ulepszony ekonomiczny zasilacz. - Radio, 1985, nr 6, s. 23-35. 51,52.
  2. Konovalov E. Quasi-rezonansowy przetwornik napięcia. - Radio, 1996, nr 2, s. 23-35. 52-55.

Zobacz inne artykuły Sekcja.